基于严格耦合波分析法对硅基薄膜太阳能电池光学设计的研究

【摘要】本文以薄膜太阳能电池的光学设计为主要的研究内容,以严格耦合波理论为分析方法,采用具有衍射特性的光栅和陷光特性的光子晶体的太阳能电池结构,延长了太阳能电池的光学路径,增加了太阳能电池光吸收。本文主要内容为：本文设计了一种矩形衍射光栅,采用的材料是导电材料氧化锡铟(ITO),其结构参数采用严格耦合波方法(RCWA)进行优化。随着不同的占空比和槽深度的衍射效率分别在TM偏振和TE偏振下的情况进行模拟,结果发现TE偏振下的衍射效率优于TM偏振下的衍射效率,因此本文对光栅结构的衍射属性的讨论选择TE模的情况。优化后的矩形ITO衍射光栅在TE偏振下,波长为0.6155～0.63um的范围内,入射角度在27-310范围内,其衍射效率均可达到90%以上。设计了一种异型布拉格背反射器(IDBR)结构的多晶硅薄膜太阳能电池,通过平面波展开法(PWM)和RCWA对背反射器的能带和电池结构的光吸收分别进行了分析讨论。结果表明：在TM偏振下,400-700nm波长范围内优化后的电池结构的光吸收平均在90%左右；在TE偏振下,优化后的电池在400-700nm波长范围内的光吸收也比较高。太阳能电池中采用该异型布拉格结构的背反射器可以拓宽太阳电池对太阳光的反射波段,可以增加光吸收,可以提高太阳电池俘光能力。设计了一种新型嵌套三角光栅结构的非晶硅薄膜太阳能电池,利用严格耦合波方法分别对太阳能电池的ITO层、a_Si层、ZnO层、Ag层进行了优化设计,并计算了结构优化后太阳能电池的光吸收。计算结果表明：太阳能电池结构优化后的ITO增透膜与同等厚度平坦的ITO增透膜相比较,吸收率平均提高了25%左右。采用具有周期性光栅结构的太阳能电池,太阳能电池的吸收率被提高了,尤其是在0.6-0.84μm的长波段,吸收率的增强在21.15-48.13%。此外,在0.3-0.84μm的宽频全角范围内,优化后的太阳能电池的吸收率均在90%左右；在入射波长分别为0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7pm,入射角为0-70。范围内,该结构的太阳能电池有接近1的高吸收率。
【作者】张瑞；
【导师】沈宏君；
【作者基本信息】宁夏大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】光子晶体；严格耦合波分析法；光吸收；衍射光栅；反射率；太阳电池；透射率；

【参考文献】
[1]高文婧.超声弹性成像应变率比值法在甲状腺功能异常诊断中的应用研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[2]赵爱华.面向网络新闻的话题检测技术研究[D].山东师范大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[3]刘世豪.基于LO范数和全变差的正则化反卷积算法[D].吉林大学,计算数学,2013,硕士.
[4]闵朋.基于WEB的工作流管理系统的研究与实现[D].武汉理工大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[5]本刊编辑部.《2012年国外石油科技发展报告》发布会在北京举行[J].石油地球物理勘探,2012,04:623.
[6]王丽丽,邵雪梅,黄磊,梁尔源.黑龙江漠河兴安落叶松与樟子松树轮生长特性及其对气候的响应[J].植物生态学报,2005,03:280-285.
[7]胡超.基于煤炭及其衍生产物的荧光碳点制备与应用研究[D].大连理工大学,2015.
[8]独涛,张洪迪,范同祥.石墨烯/金属复合材料的研究进展[J].材料导报,2015,03:121-129.
[9]包超英,孟祥铠,李纪云,彭旭东.基于渗流原理的液体润滑机械密封的泄漏率研究[J].流体机械,2014,11:24-28+16.
[10]程晖.永州市民事行政检察监督工作调研报告[D].湘潭大学,诉讼法,2003,硕士.
[11]张映雪.三大常用结构的简化振动模型研究[D].江苏科技大学,结构工程,2014,硕士.
[12]蔡玲霞.β-二酮亚胺基芳氧稀土配合物对碳化二亚胺的活化研究[D].苏州大学,有机化学,2013,硕士.
[13]周雪梅.固体碱负载PdCu纳米催化剂的制备及其催化甘油氢解[D].合肥工业大学,制药工程,2014,硕士.
[14]张玮.二次特征提取法用于茶叶产地识别的研究[D].河北大学,集成电路工程,2014,硕士.
[15]谢思思.目的论指导下《卫报》中软新闻的汉译[D].湖南师范大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[16]孙钺.论宣告死亡后的婚姻关系效力问题[D].安徽大学,法律,2014,硕士.
[17]张宪国.北京市中学教师校本培训现状和对策研究[D].首都师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[18]刘伟.TLR2激动剂云芝多糖减轻小肠辐射损伤和辅助结直肠癌放疗的机制研究[D].苏州大学,放射医学,2014,硕士.
[19]李建华,王志国,马晓云.微机硬盘安装WindowsNT后产生的问题及解决方法[J].微型电脑应用.2001(01)
[20]任侃侠.嬗变与异化—鲁敏小说谫论[D].苏州大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[21]张博.不同剂量替罗非班在急性STEMI直接PCI患者中的疗效及安全性观察[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[22]程秀全.电磁频谱监测系统中数据库管理子系统设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2012,硕士.
[23]刘今平.驾驶员窃取封缄箱内财物行为的定性研究[D].西南政法大学,刑法学（专业学位）,2012,硕士.
[24]王飞翔.吉林省农村服务业发展研究[D].吉林大学,产业经济学,2013,硕士.
[25]杨晓红,孔一鸣,杨卫国.企业成功实施客户关系管理的策略分析[J].山东社会科学,2005,12:129-132.
[26]叶旭.华恒建设集团发展战略研究[D].宁波大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[27]闵丰锦.社区矫正中的禁止令制度研究[D].西南政法大学,刑法学,2012,硕士.
[28]朱震.基于PKCS的文件透明加解密技术的研究与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2012,硕士.
[29]赵波.级联式无刷双馈电机及其调速控制技术的应用[D].河北工业大学,控制工程,2013,硕士.
[30]曹应刚.色纺纱计算机配色系统的应用性能及夹花评价[D].浙江理工大学,纺织工程（专业学位）,2012,硕士.
[31]蒋欣悦.汉语存在句与英语There Be句式对比研究[D].吉林大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[32]刘梦怡.一个年代，两种叙事方式[D].沈阳师范大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[33]崔伟.锡林郭勒盟敖包文化变迁研究[D].北方民族大学,中国少数民族史,2014,硕士.
[34]姜超.德国巴登—符腾堡州幼儿园教育计划纲要及其对我国幼儿教育的启示[D].内蒙古师范大学,学前教育学,2012,硕士.
[35]周子臣.基于安卓平板终端的边防勤务系统[D].山东大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[36]向莹.数字时代商业与插画的对接[D].湖南师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[37]王桂红.被动式电磁阻尼器的理论与实验研究[D].浙江大学,化工过程机械,2004,硕士.
[38]张巍巍.石墨烯纳米电路技术获得新进展[N].科技日报,2010-06-12002.
[39]魏金婴.长春市公安系统公务员代谢综合征相关危险因素分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[40]杨文静.简阳市国税局税收征管问题研究[D].西南交通大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[41]吕忠.化学吸收法分离CO_2的新型吸收剂的实验研究[D].浙江大学,2011.
[42]冯楠.论罗伯特·潘·沃伦诗歌中的生态性[D].西安电子科技大学,英语语言文学,2012,硕士.
[43]王云.基于光学图像和机载激光雷达的建筑物变化立体检测[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[44]赵昌盛.新型多功能同位素编码探针的合成与应用[D].曲阜师范大学,分析化学,2013,硕士.
[45]赵芳.阎锡山经济思想研究[D].山西财经大学,经济思想史,2014,硕士.
[46]张磊.传统国有外贸企业转型升级研究[D].首都经济贸易大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[47]詹水芳.上海开发区空间集聚模式与世界级产业基地建设[D].华东师范大学,人文地理学,2004,硕士.
[48]朱琳琳.信息不对称下基于退货契约的供应链协调[D].华中科技大学,系统工程,2013,硕士.
[49]任宇飞.英汉“送/send”的构式对比研究[D].吉林大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[50]吴海武.净化水质热带芽孢杆菌的筛选、复方研制及效果研究[D].海南大学,水产养殖,2014,硕士.